Ni（cBN）和hBN颗粒添加对（NiCoCr）94Al3Ti3高熵合金涂层组织及性能的研究

作     者：骆纪锋 

作者单位：郑州轻工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王新生

授予年度：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：激光熔覆 (NiCoCr)94Al3Ti3涂层 Ni(cBN) hBN 耐磨 

摘      要：Ti合金的强度高,密度小,不仅具有良好的耐腐蚀性,而且耐高温,是发展航空事业不可或缺的重要材料。但是钛合金耐磨性较差,因此增强钛合金耐磨性成为了一个重要的发展方向。本文采用激光熔覆技术在钛合金表面制备（NiCoCr）94Al3Ti3耐磨涂层,并添加Ni（cBN）(镍包立方氮化硼)和hBN（六方氮化硼）从耐磨和减磨两个方面改进钛合金表面的耐磨性,最后采用双相颗粒增强,制备高硬度低摩擦系数的耐磨涂层。 通过正交试验得到最佳的工艺参数,保证涂层成型的要求之后,涂层的硬度较低,耐磨主要是抵抗涂层形变的能力,低硬度的涂层普遍不耐磨,因此在（NiCoCr）94Al3Ti3涂层内加入5wt%、10wt%、15wt%、20wt%Ni（cBN）增强涂层的耐磨性。Ni（cBN）颗粒的加入会导致（NiCoCr）94Al3Ti3涂层中Cr元素发生偏聚,富Cr相组织生长提升涂层的致密性,但是过量的Ni（cBN）将会起到反作用,降低涂层致密性,因此涂层加入15wt%Ni（cBN）颗粒时硬度达到最大1024HV0.5,是未加入Ni（cBN）涂层硬度的2.5倍。虽然增强了涂层耐磨性,但摩擦系数随Ni（cBN）颗粒的增多而增大。 在（NiCoCr）94Al3Ti3涂层内加入1wt%、2wt%、3wt%的hBN自润滑颗粒,通过减磨的方法提高涂层的耐磨性。结果表明涂层的硬度会随着hBN颗粒含量的增多而增大,硬度的提升伴随着摩擦系数的提升,涂层的耐磨性也得以提高。1wt%hBN增强的（NiCoCr）94Al3Ti3涂层摩擦系数最低为0.4432,磨损量最大。 在钛合金表面制备（NiCoCr）94Al3Ti3+15wt%Ni（cBN）+1wt%hBN涂层。研究结果表明双相增强的涂层晶粒细小且涂层致密性好,比自润滑颗粒的涂层硬度高368.4HV0.5,比硬质颗粒的涂层硬度高149.8HV0.5。双相增强的涂层摩擦系数为0.4208,摩擦系数比自润滑相涂层低0.0224,比硬质相涂层的摩擦系数低0.0686。双相增强涂层的磨损体积仅有0.019mm3,耐磨性是自润滑相涂层的3.42倍,是硬质相涂层的1.37倍。硬质颗粒与自润滑粒双相增强耐磨涂层综合性能优于单相增强涂层。